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【题目】随着环保意识增强,清洁能源越来越受到人们关注。

(1)甲烷是一种理想的洁净燃料。已知:CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(g);△H= -802.3kJ·mol-1 H2O(1)=H2O(g),△H =+44.0kJ·mol-l

写出常温常压下甲烷完全燃烧的热化学方程式____,计算4.8g甲烷气体完全燃烧生成液态水,放出热量为____kJ。

(2)利用甲烷与水反应制备氢气,因原料廉价,具有推广价值。该反应为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+206.lkJ·mol-l。

①800℃时,反应的化学平衡常数K=l.0,某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量浓度如下表。

CH4

H2O

CO

H2

3.0 molL1

8.5 molL1

2.0 molL1

2.0 molL1

则此时正、逆反应速率的关系是正反应速率____逆反应速率。(填“>”、“<”、“=”)

②为了探究温度、压强对上述化学反应速率的影响,某同学设计了以下三组对比实验(温度为360℃或480℃、压强为101 kPa或303 kPa,其余实验条件见下表)。

实验序号

温度/℃

压强/kPa

CH4初始浓度/ molL1

H2O初始浓度/ molL1

1

360

p

2.00

6.80

2

t

101

2.00

6.80

3

360

101

2.00

6.80

表中t=___,P=____;设计实验2、3的目的是____;实验l、2、3中反应的化学平衡常数的大小关系是____(用K1、K2、K3表示)。

【答案】CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.3kJ·mol-1 267.09kJ > 480℃ 303kPa 探究温度对反应速率的影响 K2>K1=K3

【解析】

(1)考查热化学反应方程式的计算,①CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(g),②H2O(1)=H2O(g),常温常压下,甲烷燃烧后,水以液态形式存在,即热化学反应方程式应为①-2×②,得出CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=(-802.3-2×44.0)kJ·mol-1=-890.3kJ·mol-1;4.8g甲烷气体燃烧生成液态水时放出的热量为4.8g×890.3kJ·mol-1/16g·mol-1=267.09kJ;

(2)①考查化学平衡常数的计算,Qc==≈0.627<1,说明化学反应向正反应方向进行,即正反应速率>逆反应速率;

②本实验探究温度、压强对上述反应速率的影响,根据影响化学反应速率的因素,要求其他条件不变,根据表中数据3、2应探究温度对反应速率的影响,因此t=480℃,1、3应探究压强对反应速率的影响,即p=303kPa,化学平衡常数只受温度的影响,该反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,即化学平衡常数增大,即K2>K1=K3。

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